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Titán amplía el descubrimiento de la dinámica molecular

Hola de nuevo. Soy Simón Sánchez y esta vez hablaremos sobre Titán amplía el descubrimiento de la dinámica molecular

Gracias al poder de la supercomputación, científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) y el Instituto Conjunto de Ciencias Computacionales (JICS) de la Universidad de Tennessee (UT) -ORNL han descubierto un «interruptor» molecular en un receptor que controla el comportamiento. Teléfono móvil. Para permitir una simulación aún más detallada y una mejor comprensión del interruptor molecular primario que controla el comportamiento celular, los científicos requisaron Titan, la supercomputadora de 27 petaflop instalada en Oak Ridge Leadership Computing Facility.

Los detalles del estudio fueron publicado hoy en la revista Nature Communications. Ser capaz de manipular el comportamiento celular promete mejores tratamientos para la enfermedad, según cobertura en primer plano en el sitio web de OLCF. Una vez que se pueden controlar las funciones celulares, como el movimiento y el desarrollo, el siguiente paso es desarmar las células que causan enfermedades o las células modificadas para atacar patógenos específicos.

El descubrimiento inicial se basó en la supercomputadora Anton altamente especializada y masivamente paralela, diseñada y construida por DE Shaw Research para ejecutar simulaciones de dinámica molecular de alta velocidad. Para identificar el interruptor molecular, los miembros del equipo simularon inicialmente los 140.000 átomos que componen la porción de señalización del dímero del quimiorreceptor Tsr, un complejo formado por dos moléculas receptoras idénticas, que controla la motilidad en E. coli. Al igual que con otros receptores, Tsr atraviesa la membrana celular y se comunica con las proteínas dentro de la célula en respuesta a amenazas u oportunidades en el medio ambiente. Exactamente cómo los receptores envían estas señales es una de las preguntas sin respuesta más intrigantes en biología celular molecular.

«Cuando decimos que las proteínas transmiten señales, en la mayoría de los casos no sabemos realmente lo que eso significa en términos de cambios conformacionales». Ella dijo Igor Zhulin, distinguido miembro del personal de investigación y desarrollo en la división de ciencias de la computación y matemáticas de ORNL y profesor adjunto en el departamento de microbiología de la UT. “Durante décadas, las proteínas han sido vistas como moléculas estáticas y casi todo lo que sabemos sobre ellas proviene de imágenes estáticas, como las que se producen con la cristalografía de rayos X. Pero la señalización es un proceso dinámico, que es difícil de entender. entender completamente el uso de instantáneas solamente «.

Usando la supercomputadora especial Anton, el equipo «determinó que las conformaciones aparentemente irregulares de un solo par de aminoácidos de fenilalanina llamados Phe396 en la punta del quimiorreceptor en realidad actuaban como un interruptor de receptor, afectando la forma de todo el quimiorreceptor».

«Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se describe este cambio», dijo el gerente.

El equipo había dado un importante paso adelante, pero aún no tenían una imagen completa porque el dímero no actúa de forma independiente. Los dímeros se agrupan naturalmente en tres. Simular tres dímeros que interactúan simultáneamente, un trímero dímero, requeriría modelar alrededor de 400,000 átomos durante períodos de tiempo más largos. Eso solo sería posible con una supercomputadora petaflop masivamente paralela, por lo que los investigadores recurrieron a Titan, la supercomputadora más poderosa del país, respaldada por más de 18,000 aceleradores de GPU NVIDIA. Con Titán, los investigadores pueden simular este gran sistema molecular el tiempo suficiente para identificar los aminoácidos responsables de las proteínas de señalización.

«Los recursos disponibles en Titán son necesarios para simular nuestro sistema al nivel de complejidad que realmente ocurre en la célula», señala uno de los

Al demostrar el axioma de que la ciencia ni se descansa ni se duerme en los laureles, a medida que el equipo aumenta sus simulaciones en Titán, está explorando simultáneamente qué nivel de potencia informática se requerirá para simular complejos de receptores más grandes que un solo trímero.

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